【鐵路科普】第一列國產(chǎn)高速動(dòng)車組:“中華之星”
DJJ2型電力動(dòng)車組,又稱“中華之星”電力動(dòng)車組,是我國自行設(shè)計(jì)制造,擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高速動(dòng)車組,采用交流傳動(dòng)系統(tǒng)、為動(dòng)力集中型。設(shè)計(jì)時(shí)速270km/h,滿座可載726名旅客。2002年11月27日,“中華之星”動(dòng)車組在我國第一條鐵路快速客運(yùn)專線秦沈客運(yùn)專線上創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)的“中國鐵路第一速:”321.5公里/h。(該紀(jì)錄直到2008年4月24日CRH2C在京津客運(yùn)專線上進(jìn)行高速測試時(shí)才被打破)。 1998年6月2日,在當(dāng)年的中科院和工程院兩院院士大會(huì)上,時(shí)任國務(wù)院總理朱镕基在會(huì)上所作的形勢(shì)報(bào)告中向在場近千位院士提出了“京滬高速鐵路是否可以采用磁懸浮技術(shù)?”的問題,希望能在新技術(shù)領(lǐng)域采取跨越式發(fā)展,一舉超越發(fā)達(dá)國家所普遍采用的高速鐵路基礎(chǔ)技術(shù),實(shí)現(xiàn)技術(shù)的換代發(fā)展。此后時(shí)任科技部副部長徐冠華和部分兩院院士開始支持磁懸浮技術(shù),而鐵道部科技司則堅(jiān)持京滬高鐵應(yīng)采用高速輪軌技術(shù),認(rèn)為磁懸浮鐵路的技術(shù)和投資風(fēng)險(xiǎn)都很高,而且磁懸浮鐵路與既有輪軌鐵路網(wǎng)不能兼容。鐵道部科技司支持的高速輪軌方案與朱镕基總理所支持的前瞻性的磁懸浮方案爭論日趨激烈,兩方都相繼著手進(jìn)行兩種技術(shù)的前期研究。鐵道部也企圖以研發(fā)的實(shí)際成果說服國務(wù)院改為支持高速輪軌方案。 “九五”(1996年—2000年)期間,國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“高速鐵路實(shí)驗(yàn)工程前期研究”和“200km/h電動(dòng)旅客列車組和動(dòng)力分散交流傳動(dòng)電動(dòng)車組研究”正式開始,并先后研制了“藍(lán)箭”和先鋒號(hào)兩種高速動(dòng)車組。至2000年初,鐵道部正式向國家計(jì)委提交了“270km/h高速列車產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目報(bào)告”,同年下半年,國家計(jì)委以“計(jì)高技(2000)2458號(hào)”文件正式批準(zhǔn)立項(xiàng),我國具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的270km/h高速動(dòng)車組正式列入國家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目,并將列車命名為“中華之星”。2001年4月,鐵道部下達(dá)“270km/h高速列車設(shè)計(jì)任務(wù)書”,“中華之星”動(dòng)車組正式開始研制。2001年8月18日,“中華之星”動(dòng)車組通過了技術(shù)設(shè)計(jì)審查,進(jìn)入試制階段。 “中華之星”前身是行駛在廣深鐵路的“藍(lán)箭號(hào)動(dòng)車組”,是以歐洲高速鐵路技術(shù)模式為基礎(chǔ)研制的。2000年,中國通過技貿(mào)結(jié)合和國際合作,引進(jìn)國外核心技術(shù)部件——牽引變流器,完成了200km/h速度級(jí)的“藍(lán)箭”電動(dòng)車組,并在隨后的正線試驗(yàn)中達(dá)到了236公里的時(shí)速,于2001年完成了8列動(dòng)車組的生產(chǎn),并正式投入廣深線商業(yè)運(yùn)營。 2002年9月,“中華之星”動(dòng)車組各節(jié)動(dòng)力車及拖車于中國國家鐵道試驗(yàn)中心北京環(huán)行鐵道進(jìn)行最后組合,并開始編組調(diào)試。 2002年11月27日,以兩輛機(jī)車及三輛客車的短編組“中華之星”在新建的秦沈客運(yùn)專線進(jìn)行高速試驗(yàn),其最高速度創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)的“中國鐵路第一速”——321.5km/h,成為轟動(dòng)一時(shí)的時(shí)事;這個(gè)記錄直到2008年4月24日CRH2C在京津城際鐵路上進(jìn)行高速測試時(shí)才被打破。 沖刺321.5公里時(shí)速后的第二天,即2002年11月28日,中國工程院院士、時(shí)任鐵道部部長傅志寰視察并計(jì)劃試乘“中華之星”,列車空車試載,駛回基地前出現(xiàn)A級(jí)重大故障:因一根有問題的法國進(jìn)口部件(車輛軸承)溫度高達(dá)109℃,觸動(dòng)了車載軸溫報(bào)警系統(tǒng)。于是鐵道部領(lǐng)導(dǎo)決定停止試驗(yàn)。 “中華之星”在試驗(yàn)中也曾多次出現(xiàn)重大安全故障,而且朱镕基離休后國務(wù)院分管領(lǐng)導(dǎo)改為采用購買國外高速輪軌技術(shù)的意見重占上風(fēng),國內(nèi)自主研發(fā)的“中華之星”高速輪軌計(jì)劃雖已取得重大成果,但已像飛機(jī)“運(yùn)十”般夭折,成為輝煌剎那的“流星”。2004年鐵道部展開為用于鐵路第六次大提速、時(shí)速200公里級(jí)別的第一輪高速動(dòng)車組技術(shù)引進(jìn)招標(biāo),投標(biāo)方標(biāo)準(zhǔn)是“在中華人民共和國境內(nèi)合法注冊(cè)的,具備鐵路動(dòng)車組制造能力,并獲得擁有成熟的時(shí)速200公里鐵路動(dòng)車組設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的或有國外合作方技術(shù)支持的中國制造企業(yè)(含中外合資企業(yè))”,而“中華之星”也不具備以上條件,因而率先出局。而中華之星使用動(dòng)力集中式設(shè)計(jì),也為出局原因之一。 2003年1月至2005年初期間,“中華之星”持續(xù)在秦沈客運(yùn)專線上進(jìn)行線路運(yùn)行考核,約每天不載客來回往返沈陽及秦皇島一次,總運(yùn)行里程達(dá)到53.6萬公里。隨后“中華之星”正式配屬沈陽鐵路局,于2005年8月1日起正式投入載客運(yùn)營,運(yùn)行秦沈客運(yùn)專線,擔(dān)當(dāng)來往沈陽及山海關(guān)的臨時(shí)旅客列車,車次為L517/8次,其最高運(yùn)營速度限制為160km/h?!爸腥A之星”自2006年8月2日停運(yùn),存放在沈陽鐵路局沈陽車輛段,直到2009年底或2010年初。2010年初到2011年初轉(zhuǎn)移到通化。 根據(jù)鐵道部調(diào)度命令,我國自行研制的第一列動(dòng)車“中華之星”從沈陽北動(dòng)車所駛出,前往北京的中國鐵道博物館。 這次進(jìn)入博物館永久保存的“中華之星”列車包括頭車、一等座車、酒吧車、二等座車四節(jié),總重220噸。調(diào)度命令中強(qiáng)調(diào)要求該車限制速度,沈陽北動(dòng)車所出庫至皇姑屯站不得超過15公里/小時(shí),到站后檢測軸溫?;使猛驼局辽蜿栁髡鹃g不得超過20公里/小時(shí),到站后檢測軸溫,掛入沈山鐵路上行貨列列尾。沈陽西站至高臺(tái)山間不得超過40公里/小時(shí),到站后檢測軸溫。高臺(tái)山站至錦州站間不得超過60公里/小時(shí),到站后檢測軸溫。錦州站至(北京)星火站間不超過80公里/小時(shí),并在行駛過程中多次測量軸溫。此外,這次回送北京的“中華之星”全程由其他車頭拖曳,不得使用自身的動(dòng)力,并專門配有隨車機(jī)械師等相關(guān)工作人員一同前往。 “中華之星”2001年開始研制,設(shè)計(jì)時(shí)速270公里/小時(shí),曾創(chuàng)造321.5公里/小時(shí)的行駛速度記錄,是我國自行研制的第一列高速列車。但該列車在試車中暴露出軸溫過高等問題,影響行車安全。最終鐵道部停止對(duì)該車的繼續(xù)投資,項(xiàng)目停止。 DJJ2 0001A端機(jī)車封存在沈陽蘇家屯鐵路陳列館永久展出,DJJ2 0001B端機(jī)車及一節(jié)一等座車、一節(jié)二等座車及一節(jié)酒吧車在中國鐵道博物館(東郊館)永久保存,其余車底封存在沈陽動(dòng)車段沈陽北動(dòng)車所。 中華之星的電傳動(dòng)系統(tǒng)采用國產(chǎn)化的GTO水冷變流機(jī)組,1225kW大功率異步牽引電動(dòng)機(jī)。 以轉(zhuǎn)向架為單元的靜止輔助變流器裝置能提供VVVF和CVCF三相輔助電源,對(duì)輔助機(jī)組進(jìn)行分類分級(jí)供電。 控制系統(tǒng)采用分散式微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng),并采用冗余設(shè)計(jì)(主機(jī)熱備及冗余輸入輸出)來提高整個(gè)列車組運(yùn)用的可靠性。分散式微機(jī)控制系統(tǒng)和車輛級(jí)MVB總線,列車級(jí)WTB雙絞總線實(shí)現(xiàn)了全列車的網(wǎng)絡(luò)控制、邏輯控制和自診斷功能。 總體設(shè)計(jì)采用了高集成化、模塊化的設(shè)計(jì)技術(shù)。設(shè)備布置方式:貫通式中間走廊,斜對(duì)稱設(shè)備布置,包廂式司機(jī)操縱臺(tái),最大程度地確保動(dòng)力車的重心靠近機(jī)車縱、橫向中心線上,并盡可能的降低了重心高,這有利于動(dòng)力車軸重的分配均勻和運(yùn)行的平穩(wěn)性。 采用了寬車體鼓形斷面,輕量化薄殼整體承載結(jié)構(gòu)和國內(nèi)首次采用的全新的雙拱流線頭形,突出降低交匯壓力波。 轉(zhuǎn)向架采用了小輪徑車輪、六連桿二級(jí)空心軸彈性傳動(dòng)、后置推挽式平牽引桿,整體輪及空心軸盤制動(dòng)器、人字齒輪等技術(shù)。牽引電機(jī)采用半體懸掛式結(jié)構(gòu)大大降低了簧下質(zhì)量。 采用全分裂、餅式繞組、高阻抗、下懸臥式牽引變壓器。變壓器與濾波電抗器共油箱集成,應(yīng)用強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)風(fēng)冷技術(shù)和鋁合金副油箱,降低了變壓器的重量。 采用車頂夾層通風(fēng)方式,牽引電機(jī)為獨(dú)立通風(fēng)冷卻,采用主變流器水冷和主變壓器油冷的油、水復(fù)合冷卻的新型冷卻方式。 列車組成:由2輛動(dòng)力車和9輛拖車組成,中間拖車包括2輛一等座車,6輛二等座車,1輛酒吧車。 軌距 1435mm 軸式 Bo-Bo 車體總長度 21700mm車體最大寬度 3300mm 車體高度 3840mm 整備重量 478t 動(dòng)力車整備重量 76 t 軸重 19.5 t 電流制 單相交流 50Hz 工作電壓 額定值25kV 動(dòng)力車傳動(dòng)方式二級(jí)空心軸六連桿傳動(dòng) 電傳動(dòng)方式 交—直—交 輪周牽引功率(持續(xù)制)4800kW 設(shè)計(jì)最高運(yùn)營速度 270km/h 最高試驗(yàn)速度 >300km/h 起動(dòng)牽引力 200kN 恒功速度范圍 110~284km/h(半磨耗輪) 電制動(dòng)方式 再生制動(dòng) 電制動(dòng)功率 4400kW
保存在中國鐵道博物館的中華之星動(dòng)車組(左為東風(fēng)4C型4040號(hào)機(jī)車右為韶山1型008號(hào)機(jī)車)